DE112011106010T5 - Process for manufacturing a solar cell - Google Patents

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DE112011106010T5 DE112011106010.6T DE112011106010T DE112011106010T5 DE 112011106010 T5 DE112011106010 T5 DE 112011106010T5 DE 112011106010 T DE112011106010 T DE 112011106010T DE 112011106010 T5 DE112011106010 T5 DE 112011106010T5
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c/o Sanyo Electric Co. Ltd. Taira Shigeharu
c/o Sanyo Electric Co. Ltd. Teranaka Shinobu
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Dieses Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle (10) umfasst einen Schritt, bei dem unter Verwendung einer Rakel (40) und einer Siebdruckplatte (30) mit einem Öffnungsabschnitt (34) entsprechend der Form einer Lichtaufnahmeflächen-Elektrode (20) ein Ausgangsmaterial der Lichtaufnahmeflächen-Elektrode (20) gedruckt wird, wobei der Druckvorgang in eine Mehrzahl von Durchgängen unterteilt ist und auf die Lichtaufnahmefläche einer photoelektrischen Wandlereinheit (11) gedruckt wird. Außerdem wird in einem ersten Druckschritt, bei dem es sich zumindest um die erste Ausführung in dem Schritt handelt, das Ausgangsmaterial unter Verwendung einer Siebdruckplatte (30) mit einer Plattendicke von 20–40 μm gedruckt wird.This method for manufacturing a solar cell (10) comprises a step of using a squeegee (40) and a screen printing plate (30) with an opening portion (34) corresponding to the shape of a light receiving surface electrode (20) a starting material of the light receiving surface electrode (20) is printed, the printing process is divided into a plurality of passes and is printed on the light receiving surface of a photoelectric conversion unit (11). In addition, in a first printing step, which is at least the first embodiment in the step, the starting material is printed using a screen printing plate (30) with a plate thickness of 20-40 μm.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle.The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell.

Stand der TechnikState of the art

Eine Solarzelle enthält Elektroden auf Hauptebenen ihrer photoelektrischen Wandlereinheit zum Sammeln von durch Aufnahme von Licht erzeugten Ladungsträgern. Derartige Elektroden sollen den eigenen Widerstand der Elektroden ebenso unterdrücken wie den Kontaktwiderstand der Elektroden mit der photoelektrischen Wandlereinheit, den Kontaktwiderstand der Elektroden mit Verdrahtungen und dergleichen. Beispielsweise zeigen die Patentschriften 1 und 2 Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle, bei denen Elektroden durch mehrmaliges Wiederholen eines Siebdruckvorgangs elektrisch leitender Paste erzeugt werden.A solar cell includes electrodes on major planes of its photoelectric conversion unit for collecting charge carriers generated by receiving light. Such electrodes are intended to suppress the intrinsic resistance of the electrodes as well as the contact resistance of the electrodes with the photoelectric conversion unit, the contact resistance of the electrodes with wirings, and the like. For example, Patent Documents 1 and 2 show methods of fabricating a solar cell in which electrodes are formed by repeating a screen printing operation of electrically conductive paste several times.

Schriftenfonts

Patentschriftenpatents

  • Patentschrift 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift HEI 11403084 Patent document 1: Japanese Patent Laid-Open Publication HEI 11403084
  • Patentschrift 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-61109 Patent document 2: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2001-61109

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Bei den oben angesprochenen herkömmlichen Methoden lässt sich die Rauhigkeit der Oberfläche speziell der Elektrode verringern, um den Widerstand der Elektrode selbst zu verringern. Solarzellen finden derzeit rasche Verbreitung, so dass eine weitere Verbesserung des photoelektrischen Wandlungswirkungsgrads erwünscht ist.In the above-mentioned conventional methods, the roughness of the surface of the electrode in particular can be reduced to reduce the resistance of the electrode itself. Solar cells are currently in rapid spread, so that further improvement in photoelectric conversion efficiency is desired.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Ein Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle, bei dem eine Elektrode auf eine Hauptebene einer photoelektrischen Wandlereinheit vorgesehen wird, wobei das Verfahren Schritte des Druckens des Ausgangsmaterials der Elektrode auf der Hauptebene in einem unterteilten Prozess (das heißt im Rahmen eines in mehrere wiederholte Vorgänge aufgeteilten Prozesses) unter Verwendung einer Prozessplatte mit einem einer Form der Elektrode entsprechenden Öffnungsabschnitt und einer Rakel enthält, wobei zumindest in einem ersten Druckschritt für einen ersten Druckvorgang das Ausgangsmaterial der Elektrode unter Verwendung einer Prozessplatte mit einer Plattendicke von 20 μm bis 40 μm gedruckt wird.A method of fabricating a solar cell according to an aspect of the invention is a method of fabricating a solar cell in which an electrode is provided on a main plane of a photoelectric conversion unit, the method comprising steps of printing the starting material of the electrode on the main plane in a divided process ( that is, in a process divided into a plurality of repetitive processes) using a process plate having an opening portion and a squeegee corresponding to a shape of the electrode, wherein at least in a first printing step for a first printing process, the raw material of the electrode is formed using a process plate having a plate thickness from 20 microns to 40 microns is printed.

Vorteilhafte Wirkungsweisen der ErfindungAdvantageous effects of the invention

Erfindungsgemäß lässt sich eine Solarzelle mit hervorragenden photoelektrischen Umwandlungseigenschaften schaffen.According to the present invention, a solar cell having excellent photoelectric conversion characteristics can be provided.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Draufsicht auf eine Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei Betrachtung von der Lichtaufnahmeflächen-Seite. 1 FIG. 12 is a plan view of a solar cell according to an embodiment of the invention when viewed from the light receiving surface side. FIG.

2 ist ein Diagramm, das einen Querschnitt entlang der Linie A-A in 1 veranschaulicht. 2 is a diagram that is a cross section along the line AA in 1 illustrated.

3 ist ein Diagramm, das ein Prinzip eines Druckverfahrens gemäß der Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. 3 FIG. 15 is a diagram illustrating a principle of a printing method according to the embodiment of the invention. FIG.

4 ist ein Diagramm, das das Prinzip des Siebdruckverfahrens gemäß der Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. 4 Fig. 12 is a diagram illustrating the principle of the screen printing method according to the embodiment of the invention.

5 ist eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts B in 3. 5 is an enlarged view of the detail B in FIG 3 ,

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert.Embodiments of the invention will be explained in detail with reference to the drawings.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Die Zeichnungen, auf die für die Ausführungsformen Bezug genommen wird, stellen schematische Ansichten dar, wobei die Abmessungen oder Verhältnisse der in den Zeichnungen dargestellten Bestandteile nicht notwendigerweise mit jenen realer Produkte übereinstimmen. Spezifische Abmessungen und Verhältnisse derartiger Produkte sollten unter Berücksichtigung der nachfolgenden Beschreibung betrachtet werden.The present invention is not limited to the following embodiments. The drawings referred to the embodiments are schematic views, and the dimensions or ratios of the components shown in the drawings are not necessarily the same as those of real products. Specific dimensions and ratios of such products should be considered in light of the description below.

1 ist eine Draufsicht auf eine Solarzelle 10, die mit Hilfe eines Fertigungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gefertigt wurde, wobei die Solarzelle von ihrer Lichtaufnahmeflächen-Seite her betrachtet ist. 2 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A in 1 und stellt ein Diagramm dar, welches einen Querschnitt der Solarzelle 10 in deren Dickenrichtung rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung von Fingern 21 veranschaulicht. 1 is a plan view of a solar cell 10 manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the invention, wherein the solar cell is viewed from its light receiving surface side. 2 is a cross-sectional view along the line AA in 1 and represents a diagram showing a cross section of the solar cell 10 in the thickness direction at right angles to the extension direction of fingers 21 illustrated.

Die Solarzelle 10 enthält eine photoelektrische Wandlereinheit 11, die durch Aufnehmen von Licht Ladungsträger erzeugt, Lichtaufnahmeflächen-Elektroden 20, die auf der Lichtaufnahmefläche der photoelektrischen Wandlereinheit 11 ausgebildet sind, und nicht dargestellte Rückseitenelektroden, die auf der Rückseite der photoelektrischen Wandlereinheit 11 gebildet sind. Es sei angemerkt, dass ähnlich den Lichtaufnahmeflächen-Elektroden 20 die Rückseitenelektroden einen Aufbau haben können, bei dem weiter unten noch zu erläuternde Finger und Sammelschienen vorgesehen sind. Im übrigen kann von einer Konfiguration Gebrauch gemacht werden, bei der ein aus Silber (Ag) oder dergleichen bestehender dünner Metallfilm auf im wesentlichen der gesamten Fläche der Rückseite ausgebildet ist.The solar cell 10 contains a photoelectric conversion unit 11 which generates charge carriers by receiving light, light receiving surface electrodes 20 located on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 and rear electrodes, not shown, formed on the back side of the photoelectric conversion unit 11 are formed. It should be noted that similarly to the light receiving surface electrodes 20 the backside electrodes may have a structure in which fingers and busbars to be explained later are provided. Incidentally, use may be made of a configuration in which a thin metal film made of silver (Ag) or the like is formed on substantially the entire surface of the back surface.

Der Begriff „Lichtaufnahmefläche” bedeutet hier eine Hauptebene, durch die Sonnenlicht von außerhalb der Solarzelle 10 hauptsächlich eintritt. Beispielsweise beträgt der Anteil von Sonnenlicht, welches auf der Lichtaufnahmeflächen-Seite eintritt, mehr als 50% bis hin zu 100% des gesamten in die Solarzelle 10 eintretenden Sonnenlichts. Darüber hinaus bedeutet „Rückseite” eine Hauptebene auf der der Lichtaufnahmefläche abgewandten Seite. Da die Rückseite dem Einfluss von Lichtabschirmverlusten auf die photoelektrische Wandlerkennlinie weniger ausgesetzt ist als die Lichtaufnahmefläche, können die Rückseiten-Elektroden so ausgebildet sein, dass sie eine größere Flächenbedeckung aufweisen als die Lichtaufnahmeflächen-Elektroden 20. In anderen Worten: von den Hauptebenen ist die Rückseite diejenige Fläche, die eine größere Elektrodenbedeckungsfläche besitzt.The term "light receiving surface" here means a main plane through which sunlight from outside the solar cell 10 mainly occurs. For example, the amount of sunlight entering the light receiving surface side is more than 50% up to 100% of the total in the solar cell 10 entering sunlight. In addition, "back" means a main plane on the side facing away from the light receiving surface. Since the back side is less exposed to the influence of light-shielding losses on the photoelectric conversion characteristic than the light-receiving surface, the back-side electrodes may be formed to have larger area coverage than the light-receiving surface electrodes 20 , In other words, of the main planes, the back side is the surface having a larger electrode coverage area.

Die photoelektrische Wandlereinheit 11 enthält einen aus einem Halbleiterwerkstoff gefertigtes Substrat, zum Beispiel aus kristallinem Silicium (c-Si), Galliumarsenid (GaAs) oder Indiumphosphor (InP). Die photoelektrische Wandlereinheit 11 enthält beispielsweise eine eigenleitende (i-Typ-)amorphe Siliciumschicht, eine p-leitende amorphe Siliciumschicht und eine transparente elektrisch leitende Schicht aus einem lichtdurchlässigen elektrisch leitenden Oxid, beispielsweise Zinn-dotiertem Indiumoxid (ITO), in dieser Reihenfolge auf der Lichtaufnahmefläche eines n-leitenden Einkristall-Siliciumsubstrats. Darüber hinaus enthält die photoelektrische Wandlereinheit 11 eine eigenleitende amorphe Siliciumschicht, eine n-leitende amorphe Siliciumschicht und eine transparente elektrisch leitende Schicht in dieser Reihenfolge auf der Rückseite des n-leitenden Einkristall-Siliciumsubstrats. Ersichtlich ist die photoelektrische Wandlereinheit 11 nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern kann von unterschiedlichen Arten von Konfigurationen Gebrauch machen.The photoelectric conversion unit 11 contains a substrate made of a semiconductor material, for example of crystalline silicon (c-Si), gallium arsenide (GaAs) or indium phosphorus (InP). The photoelectric conversion unit 11 contains, for example, an intrinsic (i-type) amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon layer and a transparent electrically conductive layer of a transparent electrically conductive oxide, for example, tin-doped indium oxide (ITO), in this order on the light-receiving surface of an n-type substrate. conductive single crystal silicon substrate. In addition, the photoelectric conversion unit includes 11 an intrinsic amorphous silicon layer, an n-type amorphous silicon layer and a transparent electroconductive layer in this order on the back surface of the n-type single crystal silicon substrate. The photoelectric conversion unit can be seen 11 not limited to this configuration, but may use different types of configurations.

Die Lichtaufnahmefläche der photoelektrischen Wandlereinheit 11 besitzt vorzugsweise eine texturierte Struktur. Die texturierte Struktur ist eine Oberflächenrauhigkeits-Struktur zum Unterdrücken einer Oberflächen-Reflexion und zum Erhöhen einer Lichtabsorptionsmenge der phtooelektrischen Wandlereinheit 11. Eine Rauhigkeits-Höhe der Textur, das heißt eine Tiefe der konkaven Bereiche, beträgt vorzugsweise 1 μm bis 15 μm, insbesondere bevorzugt 5 μm bis 10 μm. Spezifische Beispiele der Textur beinhalten eine Rauhigkeit der Struktur mit Pyramiden (Quadrat-Pyramiden oder Quadrat-Pyramidenstümpfe), die man erhält, indem man ein anisotropes Ätzen auf der Lichtaufnahmefläche des aus einkristallinem Silicium bestehenden Substrat mit einer (100)-Ebene durchführt. Ein weiteres Beispiel ist eine Rauhigkeits-Struktur, die man erhält durch Ausführen isotropen Ätzens auf der Lichtaufnahmefläche des aus kristallinem Silcium bestehenden Substrats. Die Textur ist vorzugsweise auch auf der Rückseite der photoelektrischen Wandlereinheit 11 vorhanden.The light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 preferably has a textured structure. The textured structure is a surface roughness structure for suppressing surface reflection and increasing a light absorption amount of the photoelectric conversion unit 11 , A roughness height of the texture, that is, a depth of the concave portions, is preferably 1 μm to 15 μm, particularly preferably 5 μm to 10 μm. Specific examples of the texture include roughness of the structure having pyramids (square pyramids or square truncated pyramids) obtained by performing anisotropic etching on the light receiving surface of the monocrystalline silicon substrate having a (100) plane. Another example is a roughness structure obtained by performing isotropic etching on the light receiving surface of the crystalline silicon substrate. The texture is also preferably on the back side of the photoelectric conversion unit 11 available.

Die Lichtaufnahmeflächen-Elektroden 20 (im folgenden als Elektroden 20 bezeichnet) sind beispielsweise so konfiguriert, dass sie mehrere (zum Beispiel 50) Finger 21 und mehrere (beispielsweise 2) Sammelschienen 22 enthalten. Die Finger 21 sind Elektroden mit dünner Drahtform, die verbreitet auf der Lichtaufnahmefläche ausgebildet sind, um Ladungsträger zu sammeln, die durch die photoelektrische Wandlereinheit 11 erzeugt werden. Die Sammelschienen 22 sind Elektroden zum Sammeln der Ladungsträger aus den Fingern 21, und sie sind elektrisch mit sämtlichen Fingern 21 verbunden. Außerdem sind die Sammelschienen 21 mit einer Verdrahtung verbunden, wenn die Solarzellen 10 zu einem Modul integriert sind. The light receiving surface electrodes 20 (hereinafter referred to as electrodes 20 For example, they are configured to have multiple (for example, 50) fingers 21 and several (for example 2) busbars 22 contain. The finger 21 are thin wire-shaped electrodes which are widely formed on the light-receiving surface to collect charge carriers passing through the photoelectric conversion unit 11 be generated. The busbars 22 are electrodes for collecting the charge carriers from the fingers 21 and they are electric with all your fingers 21 connected. In addition, the busbars 21 connected to a wiring when the solar cells 10 integrated into a module.

In der Solarzelle 10 befinden sich zwei Sammelschienen 22 parallel zueinander mit vorbestimmtem Lückenabstand voneinander beabstandet. Die mehreren Finger 21 sind derart angelegt, dass sie die Sammelschienen 22 kreuzen. Jeder Finger 21 enthält einen ersten Finger 21a, der sich von der betreffenden Sammelschiene 22 zu der zugehörigen Endkantenseite der Lichtaufnahmefläche erstreckt, und einen zweiten Finger 21b, der die beiden Sammelschienen 22 verbindet. Sowohl die Finger 21 als auch die Sammelschienen 22 sind unter Verwendung einer elektrisch leitenden Paste, die weiter unten noch angesprochen wird, ausgebildet, sie sind vorzugsweise derart konfiguriert, dass sie ein Trägerharz und einen elektrisch leitenden Füllstoff enthalten.In the solar cell 10 There are two busbars 22 spaced parallel to each other with a predetermined gap spacing from each other. The several fingers 21 are designed so that they are the busbars 22 cross. Every finger 21 contains a first finger 21a which differs from the relevant busbar 22 to the associated end edge side of the light receiving surface, and a second finger 21b , the two busbars 22 combines. Both the fingers 21 as well as the busbars 22 are formed using an electrically conductive paste, which will be mentioned later, they are preferably configured to include a carrier resin and an electrically conductive filler.

In der Solarzelle 10 besitzen die Finger 21 eine Schichtstruktur. Ein Finger 21 enthält beispielsweise eine erste elektrisch leitende Schicht 23, die direkt auf der Lichtaufnahmefläche gebildet ist, und eine zweite elektrisch leitende Schicht 24 auf der ersten elektrisch leitenden Schicht 23. In ähnlicher Weise besitzt eine Sammelschiene 22 ebenfalls vorzugsweise eine erste elektrisch leitende Schicht 23 und eine zweite elektrisch leitende Schicht 24. Insbesondere können entweder die Finger 21 und die Sammelschienen 22 oder sowohl die Finger 21 als auch die Sammelschiene 22 eine Schichtstruktur mit drei oder mehr Schichten aufweisen.In the solar cell 10 own the fingers 21 a layered structure. A finger 21 contains, for example, a first electrically conductive layer 23 formed directly on the light-receiving surface and a second electrically-conductive layer 24 on the first electrically conductive layer 23 , Similarly, a busbar owns 22 also preferably a first electrically conductive layer 23 and a second electrically conductive layer 24 , In particular, either the fingers 21 and the busbars 22 or both the fingers 21 as well as the busbar 22 have a layer structure with three or more layers.

Die Dicke der Finger 21 beträgt vorzugsweise 20 μm bis 100 μm. Eine Dicke t23 der ersten leitenden Schicht 23 beträgt 5 μm bis 35 μm, vorzugsweise 10 μm bis 30 μm, noch mehr bevorzugt 15 μm bis 25 μm. Eine Dicke t24 der zweiten elektrisch leitenden Schicht 24 ist insbesondere bevorzugt äquivalent zu der Dicke t23, was die Produktivität und dergleichen berücksichtigt. Die Dicken t23 und t24 sind Durchschnittswerte von Werten, die durch Querschnittsbetrachtung mit Hilfe eines Rasterelektrodenmikroskops (REM oder SEM = Scanning Electron Microscope). Insbesondere ist die Dicke der Sammelschiene 22 vorzugsweise äquivalent zu der der Finger 21.The thickness of the fingers 21 is preferably 20 microns to 100 microns. A thickness t 23 of the first conductive layer 23 is 5 μm to 35 μm, preferably 10 μm to 30 μm, more preferably 15 μm to 25 μm. A thickness t 24 of the second electrically conductive layer 24 is particularly preferably equivalent to the thickness t 23 , which takes into account the productivity and the like. Thicknesses t 23 and t 24 are average values of values obtained by cross-sectional viewing using a scanning electron microscope (SEM) or Scanning Electron Microscope (SEM). In particular, the thickness of the busbar 22 preferably equivalent to that of the fingers 21 ,

Eine Breite W21 der Finger beträgt vorzugsweise 30 μm bis 150 μm im Hinblick auf eine Verringerung von Lichtabschirmverlusten. Je größer der Abstand von der Sammelschiene 22, desto geringer kann die Breite W21 gewählt werden. In diesem Fall beträgt die Breite W21 des schmalsten Bereichs vorzugsweise 30 μm bis 80 μm. Die Breite der Sammelschiene 22 beträgt vorzugsweise 0,05 mm bis 1,5 mm.A width W 21 of the fingers is preferably 30 μm to 150 μm from the viewpoint of reducing light-shielding losses. The greater the distance from the busbar 22 , the smaller the width W 21 can be selected. In this case, the width W 21 of the narrowest portion is preferably 30 μm to 80 μm. The width of the busbar 22 is preferably 0.05 mm to 1.5 mm.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Fertigen der Solarzelle 10 mit dem oben erläuterten Aufbau im einzelnen erläutert.The following is a process for manufacturing the solar cell 10 explained in detail with the structure explained above.

3 und 4 sind Diagramme zum Erläutern eines Prinzips eines Siebdruckverfahrens. 5 ist eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts B in 3 und eine Darstellung der Abmessungen und dergleichen der Siebdruckplatte 30. 3 and 4 are diagrams for explaining a principle of a screen printing method. 5 is an enlarged view of the detail B in FIG 3 and an illustration of the dimensions and the like of the screen printing plate 30 ,

Bei dem Fertigungsprozess der Solarzelle 10 wird die photoelektrische Wandlereinheit 11 nach einem bekannten Verfahren hergestellt. Nach Vorbereitung der photoelektrischen Wandlereinheit 11 werden die Elektroden 20 (Finger 21 und Sammelschienen 22) auf ihrer Lichtaufnahmefläche gebildet. Die Rückseitenelektroden können durch das Siebdruckverfahren ähnlich demjenigen gebildet werden, welches zur Bildung der Elektroden 20 dient, sie können aber auch nach einem anderen Verfahren gebildet werden. Bei der Bildung der Rückseitenelektroden durch das Siebdruckverfahren wird in einem Druckschritt vorzugsweise ein Bereich gebildet, der größer ist als der der Elektroden 20.In the manufacturing process of the solar cell 10 becomes the photoelectric conversion unit 11 produced by a known method. After preparation of the photoelectric conversion unit 11 become the electrodes 20 (Finger 21 and busbars 22 ) formed on its light receiving surface. The backside electrodes can be formed by the screen printing process similar to that used to form the electrodes 20 but they can also be formed by another method. In the formation of the back surface electrodes by the screen printing method, a region larger than that of the electrodes is preferably formed in a printing step 20 ,

Die Elektroden 20 werden in unterteilter Weise im Zuge mehrerer Operationen gebildet, indem von der Prozessplatte und einer Rakel 40 Gebrauch gemacht wird. Das Verfahren unter Verwendung der Prozessplatte und der Rakel 40 bildet eine Art von Schablonendruck und zählt zu den Siebdruckverfahren. Die Prozessplatte kann von der in 3 bis 5 dargestellten Siebdruckplatte 30 oder einer nicht dargestellten Metall-Maskenplatte Gebrauch machen. Im folgenden wird ein Fall beschrieben, bei dem als Prozessplatte von der Siebdruckplatte 30 Gebrauch gemacht wird.The electrodes 20 are formed in a subdivided manner in the course of several operations, by the process plate and a squeegee 40 Use is made. The process using the process plate and the squeegee 40 forms a kind of stencil printing and is one of the screen printing methods. The process plate may vary from the in 3 to 5 illustrated screen printing plate 30 or an unillustrated metal mask plate. The following describes a case in which as a process plate of the screen printing plate 30 Use is made.

Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, wird in dem Siebdruckschritt zum Bilden der Elektroden 20 unter Verwendung der Siebdruckplatte 30 mit den Formen der Elektroden 20 entsprechenden Öffnungen 34 unter Einsatz der Rakel 40 Tinte 50, welche das Ausgangsmaterial der Elektroden 20 (Trägerharz und elektrisch leitender Füllstoff) enthält, auf die Lichtaufnahmefläche der photoelektrischen Wandlereinheit 11 übertragen. Im einzelnen wird die Tinte 50 auf der Siebdruckplatte 30 platziert, in der die Öffnungsbereiche 34 nur für die transferierenden Teile ausgebildet sind, und die Rakel 40 wird über die Platte gezogen. Dadurch werden die Öffnungsbereiche 34 mit der Tinte 50 gefüllt. Anschließend, wenn ein Teil der Siebdruckplatte 30 mit der darüber gestrichenen Rakel 40 von der Lichtaufnahmefläche abgehoben werden kann, wird die Tinte 50 aus dem Öffnungsbereich 34 ausgestoßen, um auf die Lichtaufnahmefläche transferiert zu werden. Nachdem dieser Druckschritt mehrmals wiederholt wurde, wird die geschichtete Tinte 50 mit Wärme oder dergleichen behandelt, um unter Bildung der Elektroden 20 verfestigt zu werden. Insbesondere kann bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der ein kontaktloses Drucken beschrieben wurde, auch ein Kontakt-Drucken angewendet werden.As in the 3 and 4 is shown in the screen printing step for forming the electrodes 20 using the screen printing plate 30 with the shapes of the electrodes 20 corresponding openings 34 using the squeegee 40 ink 50 , which are the starting material of the electrodes 20 (Carrier resin and electrically conductive filler), on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 transfer. In particular, the ink becomes 50 on the screenprint plate 30 placed in the opening areas 34 are designed only for the transferring parts, and the squeegee 40 is pulled over the plate. This will be the opening areas 34 with the ink 50 filled. Subsequently, if a part of the screen printing plate 30 with the squeegee painted above 40 from the light receiving surface, the ink becomes 50 from the opening area 34 ejected to be transferred to the light receiving surface. After this printing step is repeated several times, the layered ink becomes 50 treated with heat or the like to form the electrodes 20 to be solidified. In particular, in the present embodiment in which contactless printing has been described, contact printing may also be applied.

Die Siebdruckplatte 30 enthält ein Gewebe 31, bei dem es sich um einen Klebstoff oder dergleichen handelt, der ein Passieren der Tinte 50 gestattet, und einen Rahmen 32, auf dem das Gewebe 31 platziert ist. Das Gewebe 31 ist mit einem Maskenmaterial 33 entsprechend einer Zone auf der Lichtaufnahmefläche, auf der ein Auftrag der Tinte 50 nicht erwünscht ist, ausgestattet. In anderen Worten: die Siebdruckplatte 30 ermöglicht einen Durchgang der Tinte 50 nur durch die Öffnungsabschnitte 34, die nicht durch das Maskenmaterial 33 in dem Gewebe 31 maskiert sind. Die Siebdruckplatte 30 besitzt Muster der Öffnungsbereiche 34, die den Formen der Finger 21a und 21b und der Sammelschienen 22 entsprechen.The screen printing plate 30 contains a tissue 31 , which is an adhesive or the like, passing the ink 50 allowed, and a frame 32 on which the tissue 31 is placed. The tissue 31 is with a mask material 33 corresponding to a zone on the light receiving surface on which an order of the ink 50 not desired, equipped. In other words: the screen printing plate 30 allows passage of the ink 50 only through the opening sections 34 not through the mask material 33 in the tissue 31 are masked. The screen printing plate 30 has patterns of opening areas 34 that the forms of the fingers 21a and 21b and the busbars 22 correspond.

Der Werkstoff, der Drahtdurchmesser, die Maschenzahl, die Öffnung, das Öffnungsverhältnis und dergleichen des Gewebes 31 werden nach Maßgabe der Breite, der Dicke und dergleichen der zu bildenden Elektroden 20 gewählt. Das Material des Gewebes 31 besteht beispielsweise aus Harzfasern wie Polyester, oder Metalldrähten aus Edelstahl. Der Drahtdurchmesser des Gewebes 31 ist abhängig von der Dicke und dergleichen der zu bildenden Elektroden 20 gewählt. Die Maschenzahl wird abhängig von der Festigkeit des Gewebes 31 und der Feinheit der ausgebildeten Elektroden 20 gewählt. Die Öffnung wird abhängig von dem Partikeldurchmesser des elektrisch leitenden Füllstoffs in der Tinte 50 gewählt und ist im allgemeinen vorzugsweise doppelt oder mehrfach so groß wie der Partikeldurchmesser. Das Öffnungsverhältnis wird nach Maßgabe der Dicke, der Auflockerungsbreite und dergleichen der gebildeten Elektroden gewählt. Darüber hinaus werden das Material, der Drahtdurchmesser, die Maschenzahl, die Öffnung, das Öffnungsverhältnis und dergleichen des Gewebes 31 auch in Abhängigkeit der Zusammensetzung, der Druckverbindungen und dergleichen der Tinte 50 gewählt.The material, the wire diameter, the mesh size, the opening, the aperture ratio and the like of the fabric 31 be in accordance with the width, the thickness and the like of the electrodes to be formed 20 selected. The material of the fabric 31 For example, it consists of resin fibers such as polyester, or metal wires made of stainless steel. The wire diameter of the fabric 31 is dependent on the thickness and the like of the electrodes to be formed 20 selected. The mesh size will depend on the strength of the fabric 31 and the fineness of the formed electrodes 20 selected. The opening becomes dependent on the particle diameter of the electroconductive filler in the ink 50 is selected and is generally preferably twice or more times as large as the particle diameter. The opening ratio is selected according to the thickness, the loosening width and the like of the formed electrodes. In addition, the material, the wire diameter, the mesh number, the opening, the aperture ratio, and the like of the fabric become 31 also depending on the composition, the printing compounds and the like of the ink 50 selected.

Das Maskenmaterial 33 verwendet typischerweise eine lichtempfindliche Emulsion. Die Emulsion wird nach Maßgabe der Auflösung, der Belichtungsempfindlichkeit und dergleichen ausgewählt und macht beispielsweise Gebrauch von diazo-basierten und stilbazolium-basierten Materialien. Anstelle der Emulsion kann auch eine Metallfolie verwendet werden. Die Emulsion wird zum Beispiel auf das Gewebe 31 aufgebracht, wenn dieses über den Rahmen 32 gelegt ist, um das Maskenmaterial 33 durch einen Belichtungsvorgang mit ultraviolettem Licht und einem Beseitigungsprozess für den nicht belichteten Teil zu erhalten.The mask material 33 typically uses a photosensitive emulsion. The emulsion is selected according to the resolution, the exposure sensitivity and the like, and makes use of, for example, diazo-based and stilbazolium-based materials. Instead of the emulsion, a metal foil can also be used. For example, the emulsion is applied to the tissue 31 when applied over the frame 32 is placed to the mask material 33 by an exposure process with ultraviolet light and a removal process for the unexposed part.

Die Rakel 40 setzt sich aus einem Material zusammen, welches geeignet ist für das Aufbringen und Ausbreiten der Tinte 50 auf der Siebdruckplatte 30. Vorzugsweise setzt sich die Rakel 40 aus einem lösungsmittelbeständigen elastischen Körper zusammen. Bevorzugt wird beispielsweise Urethankautschuk und dergleichen. Insbesondere gibt es hinsichtlich der Form der Rakel 40 keine besondere Beschränkung, obschon die Rakel vorzugsweise flach ist.The squeegee 40 is composed of a material which is suitable for the application and spreading of the ink 50 on the screenprint plate 30 , Preferably, the squeegee sits down 40 composed of a solvent-resistant elastic body. For example, urethane rubber and the like are preferred. In particular, with regard to the shape of the squeegee 40 no particular limitation, although the squeegee is preferably flat.

Die Tinte 50 ist ein pastöses Fluidmaterial mit Flüssigeigenschaft. Beispiele für die Tinte 50 beinhalten Wärmeaushärtende Tinte, die sich bei Erwärmung auf 200°C oder weniger verfestigt, bei Ultraviolettlicht aushärtende Tinte, die sich bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht verfestigt, und Tinte vom Sinter-Typ, die sich bei Erwärmung auf annähernd 40°C bis 1000°C verfestigt. Besonders bevorzugte Tinte 50 ist elektrisch leitende Paste vom thermisch aushärtenden Typ, gewonnen durch Mischen eines Trägerharzes und eines elektrisch leitenden Klebstoffs in einem Lösungsmittel. Das Lösungsmittel ist zum Beispiel ein Lösungsmittel auf Alkoholbasis, Glykol-Etherbasis, Kohlenwasserstoffbasis oder ein anders basiertes organisches Lösungsmittel; ein aus diesen Bestandteilen gemischtes Lösungsmittel oder dergleichen. Das Trägerharz ist beispielsweise ein Harz auf Zellulosebasis, Epoxybasis, ein Acrylharz, ein Harz auf Urethanbasis, auf Silikonbasis oder dergleichen; aus diesem Bestandteil gemischte Harze oder dergleichen. Der elektrisch leitende Füllstoff besteht zum Beispiel aus Metallpartikeln wie Silber (Ag), Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni); Kohlenstoffpartikel, ein Gemisch aus diesen Partikeln oder dergleichen.The ink 50 is a pasty fluid material with liquid property. Examples of the ink 50 For example, thermosetting ink that solidifies when heated to 200 ° C or less, ultraviolet curing ink that solidifies upon irradiation with ultraviolet light, and sintered type ink that rises to approximately 40 ° C to 1000 ° C when heated solidified. Especially preferred ink 50 is a thermosetting type electrically conductive paste obtained by mixing a carrier resin and an electroconductive adhesive in a solvent. The solvent is, for example, an alcohol-based, glycol-ether-based, hydrocarbon-based or otherwise-based organic solvent; a solvent mixed with these components or the like. The carrier resin is, for example, a cellulose-based, epoxy-based, acrylic, urethane-based, silicone-based or the like; from this component mixed resins or the like. The electrically conductive filler consists, for example, of metal particles such as silver (Ag), copper (Cu) or nickel (Ni); Carbon particles, a mixture of these particles or the like.

In dem Siebdruckschritt für die Elektroden 20 beinhalten Beispiele der Primärparameter, welche die Druckbedingungen bestimmen, einen Rakelwinkel, eine Rakelgeschwindigkeit, einen Rakel-Andruck und eine Lücke, bei der es sich um den Abstand zwischen der Siebdruckplatte 30 und der photoelektrischen Wandlereinheit 11 handelt. In the screen printing step for the electrodes 20 Examples of the primary parameters that determine the printing conditions include a squeegee angle, a squeegee speed, a squeegee pressure and a gap, which is the distance between the screen printing plate 30 and the photoelectric conversion unit 11 is.

Der Rakelwinkel ist ein Winkel der Siebdruckplatte 30 gegenüber der Rakel 40 in Bezug auf die Vorschubrichtung der Rakel 40. Der Rakelwinkel hat Einfluss auf die Charakteristika des Ausstoßes der Tinte 50. Typischerweise gilt: je kleiner der Winkel, desto größer ist die Ausstoßmenge der Tinte 50. Man beachte, dass ein zu kleiner Rakelwinkel zu einem ungünstigen Verhalten beim Abschaben der Tinte 50 führt. Aus diesem Grund beträgt der Rakelwinkel vorzugsweise etwa 50° bis 80°, noch mehr bevorzugt etwa 60° bis 70°.The squeegee angle is an angle of the screen printing plate 30 opposite the squeegee 40 with respect to the feed direction of the squeegee 40 , The doctor angle has an influence on the characteristics of the ejection of the ink 50 , Typically, the smaller the angle, the greater the amount of ink ejected 50 , Note that too small squeegee angle leads to unfavorable behavior in scraping the ink 50 leads. For this reason, the doctor angle is preferably about 50 ° to 80 °, more preferably about 60 ° to 70 °.

Bei der Rakelgeschwindigkeit handelt es sich um eine Geschwindigkeit, mit der die Rakel 40 bewegt wird. Im Hinblick auf die Druckauflösung und dergleichen beträgt die Rakelgeschwindigkeit vorzugsweise etwa 20 bis 200 mm/s.The squeegee speed is a speed with which the squeegee 40 is moved. From the viewpoint of printing resolution and the like, the squeegee speed is preferably about 20 to 200 mm / s.

Der Rakel-Andruck ist ein Druck, der auf die Rakel 40 aufgebracht wird. Ein zu geringer Rakel-Andruck führt dazu, dass die Ausstoßmenge der Tinte 50 anfällig für Ungleichmäßigkeiten ist. Ein zu hoher Rakel-Andruck führt andererseits zu einem übermäßig tiefen Schaben der Tinte 50, was eine starke Abnahme der Transfermenge der Tinte 50 verursacht. Dementsprechend beträgt der Rakel-Andruck vorzugsweise etwa 2 bis 6 kg/cm2, insbesondere bevorzugt etwa 3 bis 5 kg/cm2.The squeegee pressure is a pressure acting on the squeegee 40 is applied. Too little squeegee pressure causes the ejection amount of the ink 50 is prone to unevenness. On the other hand, excessive blade pressure leads to excessively deep scraping of the ink 50 , resulting in a sharp decrease in the transfer amount of the ink 50 caused. Accordingly, the doctor pressure is preferably about 2 to 6 kg / cm 2 , more preferably about 3 to 5 kg / cm 2 .

Die Lücke oder der lichte Abstand ist ein Parameter, der das Abrücken der Platte betrifft. Im Hinblick auf hervorragende Eigenschaften des Platten-Abhebens, des Unterdrückens einer Abnahme der Siebspannung und dergleichen beträgt die Lücke vorzugsweise 1/1000 bis 1/300 der Innenabmessung des Rahmens 32.The gap or the clear distance is a parameter that relates to the departure of the plate. From the viewpoint of excellent properties of plate lifting, suppressing a decrease in wire tension, and the like, the gap is preferably 1/1000 to 1/300 of the inner dimension of the frame 32 ,

Wie oben angesprochen, wird bei dem Siebdruckschritt für die Elektroden 20 die Tinte 50 auf die Lichtaufnahmefläche in unterteilter Weise aufgedruckt, das heißt im Zuge wiederholter Vorgänge. Hierdurch werden die Elektroden 20 mit einer Schichtstruktur gebildet. Für den Fall, dass die Elektroden 20 eine Zweischichtstruktur aufweisen, werden die Druckschritte durch zwei Vorgänge gebildet.As mentioned above, in the screen printing step for the electrodes 20 the ink 50 imprinted on the light receiving surface in a subdivided manner, that is in the course of repeated operations. This will cause the electrodes 20 formed with a layered structure. In the event that the electrodes 20 have a two-layer structure, the printing steps are formed by two processes.

In einem ersten Druckschritt, bei dem es sich um den Druckschritt handelt, bei dem zum ersten Mal ein Druckvorgang stattfindet, wird das Drucken unter Verwendung der Siebdruckplatte 30 mit einer Plattendicke t30 von 20 μm bis 40 μm durchgeführt. Der erste Druckvorgang ist ein Schritt, bei dem die Tinte 50 direkt auf die Lichtaufnahmefläche der photoelektrischen Wandlereinheit 11 gedruckt wird, und es ist dieser Schritt, der die erste elektrisch leitende Schicht 23 druckt. In einem zweiten Schritt, bei dem es sich um den Druckschritt handelt, bei dem der Druckvorgang zum zweiten Mal erfolgt, findet der Druck beispielsweise unter Verwendung derselben Siebdruckplatte 30 statt, die auch für den ersten Druckschritt verwendet wird. Bei dem zweiten Druckschritt handelt es sich um einen Schritt des Druckens der Tinte 50 auf die erste leitende Schicht 23, welche in dem ersten Druckschritt gedruckt wurde, und dieser Schritt druckt die zweite elektrisch leitende Schicht 24.In a first printing step, which is the printing step for the first time, printing is performed using the screen printing plate 30 with a plate thickness t 30 of 20 microns to 40 microns performed. The first printing is a step where the ink 50 directly on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 11 is printed, and it is this step, which is the first electrically conductive layer 23 prints. In a second step, which is the printing step where the printing is done a second time, the printing is done using, for example, the same screen printing plate 30 instead, which is also used for the first printing step. The second printing step is a step of printing the ink 50 on the first conductive layer 23 which has been printed in the first printing step, and this step prints the second electrically conductive layer 24 ,

Wie in 5 gezeigt ist, handelt es sich bei der Plattendicke t30 um die Gesamtdicke der Siebdruckplatte 30, welche ihrerseits erhalten wird durch Addieren einer Gewebedicke t31, bei der es sich um die Dicke des Gewebes 31 handelt, und einer Dicke t33 des Maskenmaterials 33 (im folgenden als Emulsionsdicke t33 bezeichnet). Ein Ändern der Plattendicke t30 kann die Dicke der Elektroden 20 justieren. Während die übrigen Bedingungen unverändert bleiben, gilt, dass je größer die Plattendicke t30 ist, desto größer die Dicke der Elektroden 20 wird. Für den Fall der Finger 21 beträgt die Öffnungsbreite W34 beispielsweise 30 μm bis 150 μm. Im Fall der Sammelschienen 22 beträgt die Öffnungsbreite W34 zum Beispiel 0,5 mm bis 1,5 mm. Wenn nichts anderes gesagt ist, repräsentieren die Abmessungen t30, t31, t33, W34 und dergleichen Durchschnittswerte.As in 5 is shown, the plate thickness t 30 is the total thickness of the screen printing plate 30 , which in turn is obtained by adding a fabric thickness t 31 , which is the thickness of the fabric 31 and a thickness t 33 of the mask material 33 (hereinafter referred to as emulsion thickness t 33 ). Changing the plate thickness t 30 may be the thickness of the electrodes 20 adjust. While the remaining conditions remain unchanged, the larger the plate thickness t 30 , the larger the thickness of the electrodes 20 becomes. In the case of the fingers 21 is the opening width W 34, for example, 30 microns to 150 microns. In the case of busbars 22 For example, the opening width W 34 is 0.5 mm to 1.5 mm. Unless otherwise stated, the dimensions t 30 , t 31 , t 33 , W 34 and the like represent averages.

In dem ersten Druckschritt wird die erste elektrisch leitende Schicht 23 mit der Dicke t23 von 5 μm bis 35 μm, besonders bevorzugt 15 μm bis 25 μm, unter Verwendung der Siebdruckplatte 30 gebildet, die eine Plattendicke t30 von 20 μm bis 40 μm besitzt. Die transferierte Tinte 50 variiert abhängig von den Druckbedingungen. Folglich wird die Dicke t23 der ersten elektrisch leitenden Schicht 23 geringer als die Plattendicke t30.In the first printing step, the first electrically conductive layer 23 with the thickness t 23 of 5 microns to 35 microns, more preferably 15 microns to 25 microns, using the screen printing plate 30 formed, which has a plate thickness t 30 of 20 microns to 40 microns. The transferred ink 50 varies depending on the pressure conditions. Consequently, the thickness t 23 of the first electrically conductive layer 23 less than the plate thickness t 30 .

Die Siebdruckplatte 30, die bei dem ersten Druckschritt verwendet wird, besitzt weiterhin vorzugsweise eine Plattendicke t30 von 25 μm bis 40 μm, insbesondere bevorzugt 25 μm bis 38 μm. Wenn die Plattendicke t30 in dem ersten Druckschritt in diesen Bereich fällt, lässt sich der Kontaktwiderstand der photoelektrischen Wandlereinheit 11 bezüglich der Elektrodenbreite auf einen geringen Wert drücken, während die dünneren Elektroden 20 dazu beitragen, den Verbrauch der elektrisch leitenden Paste zu reduzieren.The screen printing plate 30 which is used in the first printing step further preferably has a plate thickness t 30 of 25 μm to 40 μm, particularly preferably 25 μm to 38 μm. When the plate thickness t 30 falls within this range in the first printing step, the contact resistance of the photoelectric conversion unit becomes 11 with regard to the width of the electrode, press on a lower value, while the thinner electrodes 20 help to reduce the consumption of the electrically conductive paste.

Darüber hinaus besitzt die in dem ersten Druckschritt verwendete Siebdruckplatte 30 bevorzugt eine Emulsionsdicke t33 von 10 μm oder weniger. Die Gewebedicke t31 unterliegt einer Beschränkung bezüglich einer Verdünnung, und zwar im Hinblick auf die Haltbarkeit der Siebdruckplatte 30 und dergleichen. Aus diesem Grund lässt sich eine geringe Plattenstärke t30 von 20 μm bis 40 μm hauptsächlich dadurch erreichen, dass die Emulsionsdicke t33 zu einem dünnen Film ausgebildet wird. Andererseits beträgt die Emulsionsdicke t33 vorzugsweise 2 μm oder mehr. Ist die Emulsionsdicke t33 kleiner als 2 μm, lässt sich die Dicke nur schwer steuern, was möglicherweise zu einem Verlust an Gleichmäßigkeit der Emulsionsdicke t33 führt. In anderen Worten: bei dem ersten Druckschritt beträgt die Emulsionsdicke t33 vorzugsweise 2 μm bis 10 μm, besonders bevorzugt 2 μm bis 7 μm. In addition, the screen printing plate used in the first printing step has 30 preferably has an emulsion thickness t 33 of 10 μm or less. The fabric thickness t 31 is limited in dilution, in view of the durability of the screen printing plate 30 and the same. For this reason, a small plate thickness t 30 of 20 μm to 40 μm can be achieved mainly by forming the emulsion thickness t 33 into a thin film. On the other hand, the emulsion thickness t 33 is preferably 2 μm or more. If the emulsion thickness t 33 is less than 2 μm, it is difficult to control the thickness, possibly leading to a loss of uniformity of the emulsion thickness t 33 . In other words, in the first printing step, the emulsion thickness t 33 is preferably 2 μm to 10 μm, more preferably 2 μm to 7 μm.

Während bei dem zweiten Druckschritt eine Siebdruckplatte mit einer Plattendicke t30 verwendet werden kann, die geringer ist als diejenige bei dem ersten Druckschritt, wird vorzugsweise im Hinblick auf die Produktivität dieselbe Siebdruckplatte 30 wie bei dem ersten Druckschritt verwendet, wie oben erläutert wurde.While in the second printing step, a screen printing plate having a plate thickness t 30 smaller than that in the first printing step may be used, the same is preferably the same screen printing plate in terms of productivity 30 as used in the first printing step, as explained above.

Bei dem oben erläuterten Fertigungsverfahren kann ungeachtet der Dicke der Elektroden 20 die gefertigte Solarzelle 10 einen geringen Verlustwiderstand und einen hervorragenden Füllfaktor (FF) aufweisen.In the manufacturing method explained above, regardless of the thickness of the electrodes 20 the manufactured solar cell 10 have a low loss resistance and an excellent filling factor (FF).

Typischerweise wird angenommen, dass je größer die Dicke der Elektrode 20 ist, desto größer die mögliche Verringerung des Widerstands der Elektrode 20 selbst ist. Deshalb wurde üblicherweise ein Test vorgenommen, bei dem die Plattendicke t30 der Siebdruckplatte 30 größer als 40 um gemacht wurde, um die Dicke der Tinte 50 zu erhöhen, die in einem Siebdruckvorgang übertragen wurde. Eine Verbesserung des Verlustwiderstands hat sich jedoch als schwierig erwiesen, selbst wenn die Plattendicke t30 der Siebdruckplatte 30 größer als 40 μm gemacht wurde.Typically, it is believed that the greater the thickness of the electrode 20 The greater the possible reduction in the resistance of the electrode 20 itself is. Therefore, a test was usually made in which the plate thickness t 30 of the screen printing plate 30 greater than 40 μm was made to the thickness of the ink 50 which was transferred in a screen printing process. However, an improvement in the loss resistance has been found to be difficult even if the plate thickness t 30 of the screen printing plate 30 greater than 40 microns was made.

Deshalb wird bei dem oben erläuterten Fertigungsverfahren die Plattendicke t30 der Siebdruckplatte 30 kleiner gemacht, bis hinab zu 40 μm oder darunter. Während die geringe Dicke einer Elektrode typischerweise zu einem hohen Verlustwiderstand führt, kann die Plattendicke t30 der Siebdruckplatte 30 außergewöhnlich klein gehalten werden, hinab zu 20 μm bis 40 μm, was das Ausüben des Andrucks auf die Grenzfläche zwischen der photoelektrischen Wandlereinheit 11 und den Elektroden 20 ermöglicht. Demzufolge nimmt der Kontaktwiderstand an der Grenzfläche außerordentlich stark ab. In anderen Worten: die geringe Dicke der transferierten Tinte 50 führt dazu, dass die seitens der Rakel 40 aufgebrachte Kraft nicht von der Tinte 50 absorbiert wird, sondern stattdessen der photoelektrischen Wandlereinheit 11 zugute kommt. Hierdurch verbessert sich die Haftung zwischen der photoelektrischen Wandlereinheit 11 und den Elektroden. Außerdem gelangt der aufgebrachte Druck bei dem zweiten Druckvorgang in einfacher Weise an die Grenzfläche zwischen der photoelektrischen Wandlereinheit 11 und den Elektroden 20. Außerdem tritt die Tinte 50 leicht in die konkaven Teile der texturierten Struktur ein.Therefore, in the above-described manufacturing method, the plate thickness t 30 of the screen printing plate 30 made smaller, down to 40 microns or below. While the small thickness of an electrode typically results in a high loss resistance, the plate thickness t 30 of the screen printing plate 30 be kept exceptionally small, down to 20 microns to 40 microns, which is the application of the pressure on the interface between the photoelectric conversion unit 11 and the electrodes 20 allows. As a result, the contact resistance at the interface extremely decreases. In other words, the small thickness of the transferred ink 50 causes the part of the squeegee 40 not applied force from the ink 50 is absorbed, but instead the photoelectric conversion unit 11 benefits. This improves the adhesion between the photoelectric conversion unit 11 and the electrodes. In addition, in the second printing operation, the applied pressure easily comes to the interface between the photoelectric conversion unit 11 and the electrodes 20 , In addition, the ink occurs 50 slightly into the concave parts of the textured structure.

Aus diesem Grund besitzt die durch das oben erläuterte Fertigungsverfahren erhaltene Solarzelle 10 einen geringen Kontaktwiderstand zwischen der photoelektrischen Wandlereinheit 11 und den Elektroden 20, was zu einem hervorragenden photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad bei geringer Dicke der Elektroden 20 führt. Ferner ermöglicht die geringe Dicke der Elektroden 20 eine Reduzierung der Spannung, die auf die photoelektrische Wandlereinheit 11 durch Wärmeausdehnung und -zusammenziehung der Elektroden 20 ausgeübt wird, außerdem wird eine dünnere photoelektrische Wandlereinheit 11 möglich.For this reason, the solar cell obtained by the above-mentioned manufacturing method has 10 a low contact resistance between the photoelectric conversion unit 11 and the electrodes 20 , resulting in excellent photoelectric conversion efficiency with small thickness of the electrodes 20 leads. Furthermore, the small thickness of the electrodes allows 20 a reduction in the voltage applied to the photoelectric conversion unit 11 by thermal expansion and contraction of the electrodes 20 is applied, also becomes a thinner photoelectric conversion unit 11 possible.

Darüber hinaus wird bei dem oben beschriebenen Fertigungsverfahren bei Aufrechterhaltung eines geringen Verlustwiderstands der Verbrauch an elektrisch leitender Paste verringert, was wiederum die Fertigungskosten senkt. Während außerdem der geringe Verlustwiderstand erhalten bleibt, lassen sich außerdem feinere Finger 21 erhalten, was den Lichtabschirmverlust reduziert. Insbesondere lässt sich die Oberflächenrauhigkeit der Elektroden 20 durch mehrmaliges Wiederholen von Siebdruckschritten verringern, was wiederum beispielsweise eine Verringerung des Kontaktwiderstands der Sammelschienen 22 bezüglich einer Verdrahtung gestattet.Moreover, in the manufacturing method described above, while maintaining a low leakage resistance, the consumption of electrically conductive paste is reduced, which in turn lowers the manufacturing cost. In addition, while the low loss resistance is retained, also finer fingers can be 21 which reduces light-shielding loss. In particular, the surface roughness of the electrodes can be 20 by repeatedly repeating screen printing steps, which in turn, for example, a reduction in the contact resistance of the busbars 22 with regard to wiring.

BEISPIELEEXAMPLES

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung weiter anhand von Beispielen erläutert, obschon die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.In the following, the present invention will be further explained by way of examples, although the present invention is not limited thereto.

<Beispiel 1> <Example 1>

Eine photoelektrische Wandlereinheit wurde durch folgende Prozeduren zwecks Bewertung gefertigt. Insbesondere wurden gleiche photoelektrische Wandlereinheiten für sämtliche Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendet.A photoelectric conversion unit was fabricated by the following procedures for evaluation. In particular, the same photoelectric conversion units were used for all Examples and Comparative Examples.

Als erstes wurde unter Verwendung einer wässrigen Kaliumhydroxid-(KOH)-Lösung ein anisotropes Ätzen an der (100)-Ebene vorgenommen, um dadurch ein reines n-leitendes Einkristall-Siliciumsubstrat (im folgenden als Substrat bezeichnet) zu erhalten, an dessen Lichtaufnahmefläche und Rückfläche Texturen gebildet wurden. Im Anschluss daran wurde das Substrat in eine Vakuumkammer eingebracht, um eine eigenleitende (i-Typ-)amorphe Siliciumschicht und eine n-leitende amorphe Siliciumschicht in dieser Reihenfolge auf der Rückseite des Substrats mit Hilfe eines CVD-Verfahrens (chemisches Beschichten aus der Gasphase) zu bilden. Bei dem Prozess zum Bilden der eigenleitenden (i-Typ-)amorphen Siliciumschicht wurde als Ausgangsmaterialgas Silangas (SiH4) verwendet. Außerdem wurde bei dem Prozess zum Bilden des n-leitenden amorphen Siliciumfilms als Ausgangsmaterialgas Silan (SiH4), Wasserstoff (H2) und Phosphin (PH3) verwendet. Auf der Lichtaufnahmefläche des Substrats wurden eine eigenleitende amorphe Siliciumschicht und eine p-leitende amorphe Siliciumschicht in dieser Reihenfolge ebenfalls mittels DVD-Verfahren gebildet. Beim Prozess zum Bilden der p-leitenden amorphen Siliciumschicht wurde anstelle von PH3 als Ausgangsmaterialgas Diboran (B2H6) verwendet.First, using an aqueous potassium hydroxide (KOH) solution, anisotropic etching was performed on the (100) plane to thereby obtain a pure n-type single crystal silicon substrate (hereinafter referred to as substrate) at its light receiving surface and Back surface textures were formed. Thereafter, the substrate was placed in a vacuum chamber to form an intrinsic (i-type) amorphous silicon layer and an n-type amorphous silicon layer in this order on the back surface of the substrate by CVD (chemical vapor deposition) method. to build. In the process of forming the intrinsic (i-type) amorphous silicon layer, silane gas (SiH 4 ) was used as the raw material gas. In addition, silane (SiH 4 ), hydrogen (H 2 ) and phosphine (PH 3 ) were used in the process for forming the n-type amorphous silicon film as the raw material gas. On the light-receiving surface of the substrate, an intrinsic amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer were also formed in this order by the DVD method. In the process of forming the p-type amorphous silicon layer, diborane (B 2 H 6 ) was used instead of PH 3 as the raw material gas.

Anschließend wurden TCO-Schichten (aus transparentem leitendem Oxid; Transparent Conductive Oxide) mit einer Primärkomponente aus Indiumoxid auf der n-leitenden amorphen Siliciumschicht und auf der p-leitenden amorphen Siliciumschicht durch Sputtern gebildet.Subsequently, TCO layers (transparent conductive oxides) having a primary component of indium oxide were formed on the n-type amorphous silicon layer and on the p-type amorphous silicon layer by sputtering.

Hierdurch wurde die photoelektrische Wandlereinheit gewonnen, die eine geschichtete Struktur in Form einer TCO-Schicht/eigenleitenden amorphen Siliciumschicht/p-leitenden amorphen Siliciumschicht/Substrat/eigenleitenden amorphen Siliciumschicht/n-leitenden amorphen Siliciumschicht/TCO-Schicht besaß.Thereby, the photoelectric conversion unit was obtained which had a layered structure in the form of a TCO layer / intrinsic amorphous silicon layer / p-type amorphous silicon layer / substrate / intrinsic amorphous silicon layer / n-type amorphous silicon layer / TCO layer.

Als nächstes wurden Lichtaufnahmeflächen-Elektroden und Rückseitenelektroden auf der Lichtaufnahmefläche der photoelektrischen Wandlereinheit bzw. auf der Rückseite der photoelektrischen Wandlereinheit ausgebildet.Next, light-receiving-surface electrodes and back-side electrodes were formed on the light-receiving surface of the photoelectric conversion unit and on the back surface of the photoelectric conversion unit, respectively.

Die Lichtaufnahmeflächen-Elektroden enthielten zwei Sammelschienen und 50 Finger, die die Sammelschienen rechtwinklig kreuzten. Als erstes wurden die folgende Siebdruckplatte, eine Rakel und eine elektrisch leitende Paste vorbereitet. Die Siebdruckschritte wurden zweimal wiederholt. Bei dem ersten und dem zweiten Druckschritt wurden dieselbe Siebdruckplatte, dieselbe Rakel und dieselbe elektrisch leitende Platte verwendet, und zwar unter den unten angegebenen Druckbedingungen. Anschließend wurde in einem vorläufigen Trocknungsschritt (150°C × 15 Minuten) das Lösungsmittel der so transferierten elektrisch leitenden Paste teilweise entfernt.The light receiving surface electrodes contained two bus bars and 50 fingers crossing the bus bars at right angles. First, the following screen printing plate, a squeegee and an electrically conductive paste were prepared. The screen printing steps were repeated twice. In the first and second printing steps, the same screen printing plate, the same squeegee and the same electrically conductive plate were used under the printing conditions given below. Subsequently, in a preliminary drying step (150 ° C x 15 minutes), the solvent of the thus transferred electrically conductive paste was partially removed.

Die Rückseitenelektroden enthielten zwei Sammelschienen und 250 Finger, welche die Sammelschienen rechtwinklig kreuzten, ausgebildet in einem Druckschritt. Die Rückseitenelektroden wurden in ähnlicher Weise gedruckt wie bei dem ersten Druckschritt für die Lichtaufnahmeflächen-Elektroden, mit der Ausnahme unterschiedlicher Muster für die Öffnungsbereiche in der Siebdruckplatte.The back electrodes contained two bus bars and 250 fingers which crossed the bus bars at right angles, formed in one printing step. The back surface electrodes were printed in a manner similar to the first printing step for the light receiving surface electrodes except for different patterns for the opening areas in the screen printing plate.

Anschließend wurde in einem Haupt-Trocknungsschritt (200°C × 60 Minuten) das Lösungsmittel der so transferierten elektrisch leitenden Paste entfernt, um dadurch eine thermische Aushärtung des Trägerharzes zu erreichen und die Lichtaufnahmeflächen-Elektroden und Rückseitenelektroden auszubilden.
[Siebdruckplatte, Rakel und elektrisch leitende Paste]
Gewebe: 400 Maschen (weiches Kalander-Verarbeitungsmaterial)
Maskenmaterial: lichtempfindlicihe Emulsion
Rakel: Flach-Rakel aus Urethan (Härte 70)
Elektrisch leitende Paste: in Epoxyharz dispergierte Silberpartikel
[Druckbedingungen]
Rakel-Winkel: 70°
Rakelgeschwindigkeit: 100 mm/s
Rakel-Andruck: 4 kg/cm2
Lücke: 1,5 mmSubsequently, in a main drying step (200 ° C x 60 minutes), the solvent of the thus transferred electrically conductive paste was removed to thereby thermally cure the carrier resin and form the light receiving surface electrodes and back surface electrodes.
[Screen printing plate, squeegee and electrically conductive paste]
Fabric: 400 meshes (soft calender processing material)
Mask material: photosensitive emulsion
Squeegee: Flat squeegee made of urethane (hardness 70 )
Electrically conductive paste: silver particles dispersed in epoxy resin
[Print Conditions]
Squeegee angle: 70 °
Squeegee speed: 100 mm / s
Squeegee pressure: 4 kg / cm 2
Gap: 1.5 mm

Die Auswertung der Dicke der ersten elektrisch leitenden Schicht (Elektrode) und des Füllfaktors (FF) wurde an der erstellten Solarzelle vorgenommen. Die Bewertungsergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt, zusammen mit den Abmessungen der für das Drucken der Lichtaufnahmeflächen-Elektroden verwendeten Siebdruckplatte. Insbesondere ist die Elektrodendicke nahezu doppelt so groß wie die Dicke der ersten elektrisch leitenden Schicht. The evaluation of the thickness of the first electrically conductive layer (electrode) and the filling factor (FF) was performed on the created solar cell. The evaluation results are shown in Table 1, together with the dimensions of the screen printing plate used for printing the light-receiving surface electrodes. In particular, the electrode thickness is almost twice the thickness of the first electrically conductive layer.

<Beispiele 2 bis 7 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3><Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 3>

Es erfolgte eine Erstellung und Bewertung der Solarzellen ähnlich wie beim Beispiel 1, mit Ausnahme von Änderungen in den Abmessungen der Siebdruckplatte, die für das Drucken der Lichtaufnahmeflächen-Elektroden verwendet wurde, wie es aus Tabelle 1 hervorgeht. Insbesondere wurde ein Sieb mit 400 Maschen (hartes Kalander-Verarbeitungsmaterial) verwendet. [Tabelle 1] Plattendicke (μm) Stoffdicke (μm) Emulsionsdicke (μm) Dicke der ersten elektrisch leitenden Schicht (μm) FF (Verbesserungsrate %) Bsp. 1 38 36 2 16 0,1 Bsp. 2 30 26 4 19 0,2 Bsp. 3 28 26 2 15 0,2 Bsp. 4 28 23 5 20 0,3 Bsp. 5 28 19 9 21 0,4 Bsp. 6 25 19 6 16 0,1 Bsp. 7 25 16 9 19 0,3 Vgl.-Bsp. 1 48 28 20 25 0 Vgl.-Bsp. 2 42 28 14 20 –0,2 Vgl.-Bsp. 3 17 16 1 - - The preparation and evaluation of the solar cells was similar to Example 1, except for changes in the dimensions of the screen printing plate used for printing the light receiving surface electrodes, as shown in Table 1. In particular, a 400-mesh screen (hard calender processing material) was used. [Table 1] Plate thickness (μm) Fabric thickness (μm) Emulsion thickness (μm) Thickness of the first electrically conductive layer (μm) FF (improvement rate%) Example 1 38 36 2 16 0.1 Ex. 2 30 26 4 19 0.2 Example 3 28 26 2 15 0.2 Example 4 28 23 5 20 0.3 Example 5 28 19 9 21 0.4 Example 6 25 19 6 16 0.1 Example 7 25 16 9 19 0.3 Comp. 1 48 28 20 25 0 Comp. 2 42 28 14 20 -0.2 Comp. 3 17 16 1 - -

Wie in Tabelle 1 dargestellt, weisen die Solarzellen in den obigen Beispielen, obschon sie eine geringere Dicke der Elektroden im Vergleich zu den Solarzellen nach den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 aufweisen, hohe FF-Werte auf. Diese Ergebnisse sind zurückzuführen auf ein verbessertes Haften zwischen der photoelektrischen Wandlereinheit und den Elektroden, wodurch der Kontaktwiderstand reduziert wird, erreicht durch ein schichtweises Drucken unter Verwendung einer Siebdruckplatte, in der die Plattendicke 20 μm bis 40 μm beträgt, und die Emulsionsdicke 2 μm bis 10 μm beträgt.As shown in Table 1, the solar cells in the above examples, although having a smaller thickness of the electrodes compared to the solar cells of Comparative Examples 1 to 3, have high FF values. These results are attributed to improved adhesion between the photoelectric conversion unit and the electrodes, thereby reducing the contact resistance achieved by a layer-by-layer printing using a screen printing plate in which the plate thickness is 20 μm to 40 μm, and the emulsion thickness is 2 μm to 10 μm μm.

Für den Fall, dass die Siebdruckplatte mit einer Plattendicke von 17 μm und der Emulsionsdicke von 1 μm verwendet wird (Vergleichsbeispiel 3), zeigte die starke Dickenschwankung der Elektroden keine stabilen Eigenschaften.In the case where the screen printing plate having a plate thickness of 17 μm and the emulsion thickness of 1 μm was used (Comparative Example 3), the large thickness fluctuation of the electrodes did not show stable properties.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Solarzellesolar cell
1111
Photoelektrische WandlereinheitPhotoelectric converter unit
2020
Lichtempfangsflächen-ElektrodeLight-receiving-surface electrode
21, 21a und 21b21, 21a and 21b
Fingerfinger
2222
Sammelschienebus
2323
Erste elektrisch leitende SchichtFirst electrically conductive layer
2424
Zweite elektrisch leitende SchichtSecond electrically conductive layer
3030
Siebdruckplattescreen printing plate
3131
Gewebetissue
3232
Rahmenframe
3333
Maskenmaterialmask material
3434
Öffnungsbereichopening area
4040
Rakeldoctor
5050
Tinteink

Claims (4)

Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle, in der sich auf einem Substrat einer photoelektrischen Wandlereinheit eine Elektrode befindet, umfassend Schritte des Druckens eines Ausgangsmaterials der Elektrode auf dem Substrat, aufgeteilt in eine Mehrzahl wiederholter Vorgänge unter Verwendung einer Druckplatte mit einem Öffnungsabschnitt entsprechend einer Form der Elektrode und einer Rakel, wobei in mindestens einem ersten Druckschritt für die mehreren wiederholten Vorgänge das Ausgangsmaterial unter Verwendung einer Druckplatte gedruckt wird, die eine Plattendicke von 20 μm bis 40 μm aufweist.A method of fabricating a solar cell in which an electrode is located on a substrate of a photoelectric conversion unit, comprising Steps of printing a starting material of the electrode on the substrate divided into a plurality of repeated processes using a printing plate having an opening portion corresponding to a shape of the electrode and a squeegee, wherein in at least a first printing step for the plurality of repeated operations, the raw material is printed using a printing plate having a plate thickness of 20 μm to 40 μm. Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle nach Anspruch 1, bei der die Druckplatte ein Gewebe und ein Schablonenmaterial zum selektiven Bilden des Öffnungsabschnitts enthält, und in dem ersten Druckschritt das Ausgangsmaterial unter Verwendung einer Druckplatte gedruckt wird, in der das Schablonenmaterial eine Dicke von 10 μm oder weniger besitzt.A method of manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the printing plate includes a cloth and a stencil material for selectively forming the opening portion, and in the first printing step, the starting material is printed using a printing plate in which the stencil material has a thickness of 10 μm or less. Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle nach Anspruch 2, bei der in dem ersten Druckschritt das Ausgangsmaterial unter Verwendung einer Druckplatte gedruckt wird, in der das Schablonenmaterial eine Dicke von 2 μm oder mehr besitzt.A method of fabricating a solar cell according to claim 2, wherein in the first printing step, the raw material is printed using a printing plate in which the stencil material has a thickness of 2 μm or more. Verfahren zum Fertigen einer Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Plattendicke der in einem zweiten Druckschritt für die mehreren wiederholten Vorgänge verwendeten Druckplatte gleich oder kleiner ist als die Plattendicke der in dem ersten Druckschritt verwendeten Druckplatte.A method of fabricating a solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the plate thickness of the printing plate used in a second printing step for the plurality of repeated processes is equal to or smaller than the plate thickness of the printing plate used in the first printing step.
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